一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法技术

本发明专利技术提出一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法，属于智能标定技术领域。具体包括，根据面源黑体的实际结构构建面源黑体反射模型，具体构建方法是：首先构建光路追迹模型，然后在光路追际模型的基础上增加凹槽，通过凹槽产生的空腔效果，提高面源黑体的发射率；然后通过多重反射理论计算面源黑体理论发射率，具体计算方法是：根据多重反射理论向面源黑体反射面发射光束并对每条光线进行追迹，对反射回来的光束进行反射次数统计，计算面源黑体理论发射率。本发明专利技术解决了现有黑体发射率标定对于样本数量要求很高，评估周期长的技术问题，实现了缩短对局部发射率的计算时间，降低对样本数量的依赖性，提高发射率评估精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法


[0001]本申请涉及一种发射率的标定方法，尤其涉及一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法，属于智能标定


技术介绍

[0002]黑体是一种理想物体，在实际应用中，把黑体辐射源作为基准器，用于红外测温、红外成像等仪器的标定。理想黑体的发射率和吸收率都为1，即能在任何温度下全部吸收所有波长的辐射，并能最大限度地发出辐射。在现实中并不存在理想的黑体。可将在一个密闭空腔上开的小孔的辐射看作黑体辐射，使得发射率接近于1，这样的空腔被称为黑体空腔。随着近年来红外技术的飞速发展，对面源红外探测设备的定标精度和分辨率等方面提出了更高的要求，传统腔式黑体已经不能满足技术发展的需要。在中远红外波段，主要利用面源黑体来实现上述的功能和要求。因此，设计并研制面源黑体对红外技术的持续快速发展尤为重要。目前，面源黑体发射率的理论计算仍有待进一步完善，在实验验证方面，也需要新的技术手段对理论结果进行验证，从而为实现面源黑体的设计和测试提供更多的技术手段，为红外大口径测试装置提供面源黑体作为标定仪器是主要应用背景。
[0003]现在通常基于Monte
‑
Carlo法建立同心圆V形槽面源黑体辐射模型评估发射率的方法，由于属于随机性方法，对于样本数量要求很高，评估周期长。
[0004]为此，本专利技术提供一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法，通过寻找目标函数以及优化方法，实现模型的求解及精度的提升，用于温度计无源温区温度的标定。

技术实现思路

[0005]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0006]鉴于此，本专利技术提供了一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、根据面源黑体的实际结构构建面源黑体反射模型，具体构建方法是：首先构建光路追迹模型，然后在光路追际模型的基础上增加凹槽，通过凹槽产生的空腔效果，提高面源黑体的发射率；
[0008]步骤二、通过多重反射理论计算面源黑体理论发射率，具体计算方法是：根据多重反射理论向面源黑体反射面发射光束并对每条光线进行追迹，对反射回来的光束进行反射次数统计，计算面源黑体理论发射率。
[0009]优选的，所述凹槽是圆锥槽或V型槽或四棱锥槽。
[0010]优选的，所述面源黑体理论发射率根据步骤一所述的凹槽高度和夹角角度变化而变化。
[0011]优选的，所述多重反射理论将空腔内壁分割成无限多个微面元，每一个微面元的定向辐射强度是由该微面元自身的定向辐射强度与其他微面元反射到该微面元的定向辐射强度组成。
[0012]优选的，所述计算理论发射率的具体方法是，通过以下公式获得：
[0013]当只考虑反射一次的情况下，黑体空腔的吸收率：
[0014][0015]其中，α
a
为黑体空腔吸收率，l为是空腔半径，ρ为黑体空腔内壁表面反射率，D0为黑体空腔开口处；
[0016]由于在实际情况中不会出现只有一次反射的情况，仍会有剩余能量在空腔内壁继续进行反射，同理可得出经过二次反射从开口处溢出的能量：
[0017][0018]最后从开口处溢出的光束的能量由两部分组成，一部分是一次反射直接逸出光束所携带的能量，另一部分是经过多次反射从开口处逸出的能量ε
o
：
[0019][0020][0021]因此，可通过总射入光束的能量减去从开口处逸出的能量ε
o
得出该黑体空腔的发射率：
[0022][0023]本专利技术的有益效果如下：本专利技术基于多重反射法对面源黑体发射率的标定，缩短了对局部发射率的计算时间，降低了对样本数量的依赖性，提高了发射率评估精度。解决了现有黑体发射率标定对于样本数量要求很高，评估周期长的技术问题。
附图说明
[0024]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0025]图1为本专利技术实施例所述的方法流程示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例所述的面源黑体空腔示意图。
具体实施方式
[0027]为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施
例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]实施例1、参照图1
‑
图2，说明本实施方式，本实施例的一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一、根据面源黑体的实际结构构建面源黑体反射模型，具体构建方法是：首先构建光路追迹模型，然后在光路追际模型的基础上增加凹槽，通过凹槽产生的空腔效果，提高面源黑体的发射率；
[0030]具体的，所述凹槽是圆锥槽或V型槽或四棱锥槽。
[0031]步骤二、通过多重反射理论计算面源黑体理论发射率，具体计算方法是：根据多重反射理论向面源黑体反射面发射光束并对每条光线进行追迹，对反射回来的光束进行反射次数统计，计算面源黑体理论发射率。
[0032]具体的，所述面源黑体理论发射率根据步骤一所述的凹槽高度和夹角角度变化而变化。
[0033]所述多重反射理论将空腔内壁分割成无限多个微面元，每一个微面元的定向辐射强度是由该微面元自身的定向辐射强度与其他微面元反射到该微面元的定向辐射强度组成。
[0034]参照图2，假设有一束光线从黑体空腔开口处D0垂直射入，被底面微面元A吸收一部分的剩余光线会反射向空腔内表面S以及一部分从开口处D0逸出，因此可以认为球形空腔内表面S与开口处D0面积与反射率ρ的乘积的比等于总光束能量与逸出光束的能量的比。
[0035]当只考虑反射一次的情况下，黑体空腔的吸收率：
[0036][0037]其中，α
a
为黑体空腔吸收率，l为是空腔半径，ρ为黑体空腔内壁表面反射率，D0为黑体空腔开口处；
[0038]由于在实际情况中不会出现只有一次反射的情况，仍会有剩余能量在空腔内壁继续进行反射，同理可得出经过二次反射从开口处溢出的能量：
[0039][0040]最后从开口处溢出的光束的能量由两部分组成，一部分是一次反射直接逸出光束所携带的能量，另一部分是经过多次反射从开口处逸出的能量ε
o
：
[0041][0042][0043]因此，可通过总射入光束的能量减去从开口处逸出的能量ε
o
得出该黑体空腔的发射率：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多重反射法对面源黑体发射率的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据面源黑体的实际结构构建面源黑体反射模型，具体构建方法是：首先构建光路追迹模型，然后在光路追际模型的基础上增加凹槽，通过凹槽产生的空腔效果，提高面源黑体的发射率；步骤二、通过多重反射理论计算面源黑体理论发射率，具体计算方法是：根据多重反射理论向面源黑体反射面发射光束并对每条光线进行追迹，对反射回来的光束进行反射次数统计，计算面源黑体理论发射率。2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述凹槽是圆锥槽或V型槽或四棱锥槽。3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述面源黑体理论发射率根据步骤一所述的凹槽高度和夹角角度变化而变化。4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述多重反射理论将空腔内壁分割成无限多个微面元，每一个微...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢键，刘丁予，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：